一种可调速气弹式无人机发射机构的制作方法

1.本发明涉及无人机发射技术领域，更具体的说，特别涉及一种可调速气弹式无人机发射机构。


背景技术：

2.现有技术中，无人机一般通过火箭助推发射、橡胶绳弹力弹射、气液压弹射、燃气发射、电磁发射等不同的形式实现无人机发射，其发射重量覆盖了微型到大型无人机，发射类型覆盖范围广，但存在部分局限性，即分别存在如下问题：
3.1)火箭助推发射及燃气发射无人机需使用火工品，存在管理风险大等问题。
4.2)橡胶绳弹力弹射中弹性元件使用时存在老化问题，且发射频率较低。
5.3)气液压弹射需要采用气液压缸带动滑轮组牵引滑车移动，其存在结构复杂，重量较大问题。
6.4)电磁发射使用时需采用专用电源，使用场景受局限。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种可调速气弹式无人机发射机构，便于携带、结构简单、适应性强、发射载荷范围宽。
8.为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：
9.本发明提供一种可调速气弹式无人机发射机构，包括支撑组件、导轨架组件、弹射器组件、充气组件和控制组件；
10.所述弹射器组件包括滑块、弹射器推杆和弹射器气缸，所述弹射器气缸的弹射器缸体内设置弹射器推杆，所述弹射器推杆的一端连接弹射器活塞并置于所述弹射器缸体内，另一端连接滑块；所述弹射器缸体内形成充气气腔，所述充气气腔与充气组件连通，并作用在弹射器活塞上；
11.所述导轨架组件包括导轨、无人机托架和导轨后档筒，所述导轨后档筒同轴设置在所述弹射器缸体的端部；所述导轨设置在所述导轨后档筒上并穿过所述滑块，所述滑块上设置与无人机配合的无人机托架；所述支撑组件用于对所述弹射器组件和导轨架组件进行支撑，所述控制组件连接充气组件进行充气控制。
12.进一步的，所述弹射器活塞与所述弹射器缸体内壁配合的表面沿周向设置有v型槽。
13.进一步的，所述充气组件包括充气底板、设置在所述充气底板上的电磁阀、充气气瓶、汇流块和充气阀单元；
14.所述充气气瓶连接汇流块，所述汇流块连接电磁阀和充气阀单元，所述充气阀单元连接外部空压机并连接控制组件；所述电磁阀上设置可调放气喉径接口，所述可调放气喉径接口连通所述弹射器缸体的充气气腔。
15.进一步的，所述弹射器缸体的开口端设置进气法兰，所述进气法兰上设置连接充
气组件的充气接头，并与充气气腔连通；所述进气法兰上还设置侧喷口。
16.进一步的，所述导轨后档筒包括筒体、设置在所述筒体端部的连接法兰，所述筒体的筒壁上相对设置与所述滑块配合的开口。
17.进一步的，所述导轨架组件还包括导轨前挡板和缓冲弹簧，所述导轨前挡板设置在所述导轨的端部，并与导轨后档筒位置相对应；所述缓冲弹簧设置在所述导轨表面，并位于所述导轨前挡板和所述滑块之间。
18.进一步的，所述导轨架组件还包括加强杆和后承力杆，所述连接法兰与导轨前挡板之间设置与所述导轨平行的加强杆，所述连接法兰与进气法兰之间设置与所述弹射器缸体的轴向平行的后承力杆。
19.进一步的，所述支撑组件包括前支撑组件和后支撑座，所述前支撑组件包括两根支撑杆和调节杆，所述两根支撑杆的端部铰接在所述导轨前挡板上，两者的杆身连接调节杆。
20.进一步的，所述充气气瓶采用碳纤维高压气瓶来储存压缩气体，所述充气底板上并位于所述充气气瓶外表面设置气瓶压块。
21.进一步的，所述汇流块上还设置连接所述控制组件的压力表和传感器。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
23.(1)本发明通过支撑组件、导轨架组件和弹射器组件提供无人机发射的轨道和约束，并通过充气组件和控制组件，即通过压缩气体推动弹射器活塞带动滑块向前运动，实现了无人机气弹式发射的功能，并可通过调节充气组件内气体压力、放气喉径、放气脉冲时长等，实现无人机不同发射速度的需求；同时采用直连式气动弹射推动，也降低结构复杂度，提高可靠性，充气组件通过转接口可实现多个并联，满足多架次无人机快速发射需求。
24.(2)本发明的弹射器活塞表面设置有v型槽作为密封结构的闭气环，实现压缩气体能量利用最大化，同时避免了橡胶密封件的长时使用磨损和老化问题，提高了环境适应性。
25.(3)本发明的充气组件通过电磁阀、高压气瓶、汇流块和充气阀单元，并连接控制组件，实现了压缩气体能力释放的精确控制，也可实现不同过载下无人机发射需求，适应了不同规格轻型无人机的使用要求，结构紧凑，重量轻便，便于携带。
26.(4)本发明通过导轨前挡板、导轨、导轨后档筒用于无人机托架定向滑行轨道，并通过缓冲弹簧、加强杆、后承力杆提高刚度和缓冲冲击力，保证无人机发射时导轨架组件整体的强度、振动幅度满足要求，同时吸收冲击能量。
27.(5)本发明的支撑组件通过前支撑组件和后支撑座，保证了无人机发射机构以一定仰角可靠固定在地面上，为无人机发射提供支撑；前支撑组件采用可调角度支撑的支撑杆和调节杆配合，可实现不同仰角固定，为方便运输结构可拆分成独立杆件，结构简单、也便于装箱。
28.(6)本发明的弹射器缸体的开口端设置进气法兰，进气法兰上设置连接充气组件的充气接头，并设置有侧喷口，方便进行安装和连接，并能够有效避免高速气流对整体结构的损伤。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作
一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
30.图1为本发明可调速气弹式无人机发射机构的结构示意图。
31.图2为本发明中弹射器组件的结构示意图。
32.图3为本发明中弹射器组件的组成示意图。
33.图4为本发明中弹射器组件的局部示意图，
34.图5为本发明中导轨架组件的结构示意图。
35.图6为本发明中充气组件的结构示意图。
36.图7为本发明中充气阀单元的示意图。
37.图8为本发明中发射控制器的示意图。
38.图9为本发明中进气法兰的示意图。
39.图10为本发明中导轨后档筒的结构示意图。
40.图11为本发明中无人机托架的示意图。
41.图12为本发明中可调速气弹式无人机发射机构的工作原理图。
42.附图标记说明如下：1-前支撑组件、2-导轨前挡板、3-缓冲弹簧、4-导轨、5-加强杆、6-滑块、7-无人机托架、8-弹射器推杆、9-导轨后档筒、10-后承力杆、11-弹射器气缸、111-弹射器缸体、112-弹射器活塞、12-进气法兰、121-充气接头、13-后支撑座、14-充气软管、15-电磁阀、16-充气气瓶、17-充气底板、18-气瓶压块、19-汇流块、20-压力表、21-传感器、22-充气阀单元、23-可调放气喉径接口、24-控制器电缆、25-发射控制器。
具体实施方式
43.除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
44.本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。
45.此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
46.参阅图1～5所示，本发明提供一种可调速气弹式无人机发射机构，包括支撑组件、导轨架组件、弹射器组件、充气组件和控制组件；
47.所述弹射器组件包括滑块6、弹射器推杆8和弹射器气缸11，所述弹射器气缸11的
弹射器缸体111内设置弹射器推杆8，所述弹射器推杆8的一端连接弹射器活塞112并置于所述弹射器缸体111内，另一端连接滑块6。所述弹射器缸体111内形成充气气腔，所述充气气腔与充气组件连通，并作用在弹射器活塞112上。
48.所述导轨架组件包括导轨4、无人机托架7和导轨后档筒9，所述导轨后档筒9同轴设置在所述弹射器缸体111的端部；所述导轨4设置在所述导轨后档筒9上并穿过所述滑块6，所述滑块6上设置与无人机配合的无人机托架7。所述支撑组件用于对所述弹射器组件和导轨架组件进行支撑，所述控制组件连接充气组件进行充气控制。
49.本实施例中，所述弹射器组件能够实现压缩气体能量转化为无人机发射能量。通过充气气腔连接进气组件即接入压缩气体气源，通过压缩气体进入弹射器气缸11内并推动弹射器活塞112做功，即推动弹射器推杆8快速向前运动，实现滑块6带动无人机托架7快速运动，并通过控制组件对充气组件进行充气控制实现速度可调。
50.具体的，所述滑块6内安装直线滑动轴承与导轨4配合，降低滑块6与导轨4的摩擦力。所述导轨4采用两组平行设置，并分别穿过所述滑块6的两端部，保证滑块6带动无人机托架7平移的可靠性。
51.进一步的，所述弹射器活塞112与所述弹射器缸体111内壁配合的表面沿周向设置有v型槽(图上未显示)，保证了充气气腔的密封性。
52.具体的，通过在弹射器活塞112上一体加工v型槽作为闭气环密封结构，实现了充气气腔内压缩气体能量利用最大化，当发射动力的气体进入v型槽时产生涡流，阻止气体向前运动，可实现较好的气密，同时避免使用了易磨损、易老化的橡胶密封耗材带来的漏气风险，也提高了环境适应性。
53.如图6所示，所述充气组件包括充气底板17、设置在所述充气底板17上的电磁阀15、充气气瓶16、汇流块19和充气阀单元22；
54.所述充气气瓶16连接汇流块19，所述汇流块19连接电磁阀15和充气阀单元22，所述充气阀单元22连接外部空压机并连接控制组件。所述电磁阀15上设置可调放气喉径接口23，所述可调放气喉径接口23连通所述弹射器缸体111的充气气腔。
55.具体的，所述充气气瓶16内部储存预定的压缩气体，通过汇流块19连接电磁阀15，即可通过电磁阀15控制充气组件的放气动作。通过设置可调放气喉径接口23并通过安装不同口径补心可实现放气喉径调节，即可以实现不同压缩气体流量的控制，并采用充气软管14连通所述充气气腔，结合电磁阀15的多种电动开启模式，即可实现无人机发射机构的发射速度可调。
56.进一步的，所述充气气瓶16采用碳纤维高压气瓶来储存压缩气体，所述充气底板17上并位于所述充气气瓶16外表面设置气瓶压块18，所述气瓶压块18采用框架结构，结构简单、可靠，也保证了充气气瓶16安装的可靠性。
57.具体的，通过空压机经过充气阀单元22即可对充气气瓶16进行充气，使用方便快捷。所述充气阀单元22采用通用高压充气嘴(图7中所示)，当其上手动阀打开时可向充气气瓶16内充气，关闭时即可防止压缩气体回流。
58.本实施例中，所述控制组件包括发射控制器25(图8中所示)和控制器电缆24，所述发射控制器25通过控制器电缆24连接充气阀单元22，可以实时采集充气气瓶16的压力值，并可通过触摸屏选择发射模式，结构简单也易于实现。为实现多架次无人机发射，可采用统
一接口集成多个充气组件，即可满足多架次发射需求。
59.进一步的，所述汇流块19上还设置压力表20和传感器21，通过压力表20、传感器21可实现两种压力监测模式，即通过压力表20可直接读取充气气瓶16内压力；通过传感器21可采集充气气瓶16内压力，并通过控制器电缆24上报到发射控制器25。
60.进一步的，所述弹射器缸体111的开口端设置进气法兰12，所述进气法兰12上设置充气接头121(图9中所示)，所述进气法兰12的充气接头121连接充气组件，并与充气气腔连通；所述进气法兰12还设置有侧喷口(图上未显示)，能够有效地避免高速气流对自身结构的损伤。
61.进一步的，参阅图10所示，所述导轨后档筒9包括筒体91、设置在所述筒体91端部的连接法兰92，所述筒体91的筒壁上相对设置与所述滑块6配合的开口93。
62.具体的，通过连接法兰92与连接所述弹射器缸体111的端部，所述连接法兰92的外沿设置安装凸部94，方便与导轨4连接配合。所述开口93与所述滑块6的两端部配合，方便滑块6进行平移，也节约安装空间，使得整体结构紧凑。
63.进一步的，所述导轨架组件还包括导轨前挡板2，所述导轨前挡板2设置在所述导轨4的端部，并与导轨后档筒9的连接法兰92位置相对应，方便整体结构的安装并保证结构紧凑性。
64.具体的，所述导轨前挡板2为似倒三角结构，其三角对应的端部分别连接两组导轨4的端部、及加强杆5的端部，即结构简单、安装也方便。
65.进一步的，所述导轨架组件还包括加强杆5和后承力杆10，所述连接法兰92与导轨前挡板2之间设置与所述导轨4平行的加强杆5，所述连接法兰92与进气法兰12之间设置与所述弹射器缸体111的轴向平行的后承力杆10，保证整个机构工作的可靠性。
66.进一步的，所述导轨架组件还包括缓冲弹簧3，所述缓冲弹簧3设置在所述导轨4表面，并位于所述导轨前挡板2和所述滑块6之间。
67.本实施例中，通过导轨前挡板2、导轨后档筒9给导轨4提供约束，为避免导轨架刚度不足设置加强杆5，保证无人机发射时导轨架组件振动满足要求。由于无人机托架7在无人机发射时会快速前冲，采用缓冲弹簧3缓冲其冲击动量，并采用后承力杆10承受冲击带来的拉力，保证无人机发射架的强度要求。
68.本实施例中，所述导轨4采用不锈钢钢管、可耐锈蚀，并保持表面光洁度。所述弹射器推杆8、弹射器气缸11和导轨4的长度可以根据实际需要进行调整，并可进行长度匹配，实现发射能力的拓展，满足不同规格轻型无人机发射需求，同时通过直连式气动弹射推动模式，可实现无人机发射架的快速复位，满足了高频次无人机发射需求。
69.进一步的，所述支撑组件包括前支撑组件1和后支撑座13，所述前支撑组件1包括两根支撑杆和调节杆，所述两根支撑杆的端部铰接在所述导轨前挡板2上，两者的杆身连接调节杆。
70.具体的，通过两根支撑杆与所述调节杆连接配合的位置，可以调节两根支撑杆之间的角度，即通过不同的固定角度可调节无人机的发射角度。所述后支撑座13通过铰链连接进气法兰12，并可通过钢钎、压块等实现可靠固定。
71.本实施例中，所述无人机托架7的下部与所述滑块6连接配合，上部形成凹槽(图11中所示)，方便与无人机的机身配合定位。所述无人机托架7采用采用可拆装结构，可实现不
同类型无人机的发射需求。
72.本实施例提供的可调速气弹式无人机发射机构，具体工作原理如下：
73.当装载无人机后无人机发射架机构如图12(a)所示，无人机安装在无人机托架7上，并根据相应接口进行锁紧无人机。无人机发射前，弹射器推杆8推动弹射器活塞112压缩到弹射器缸体111的底部，充气组件将充气气瓶16内的气体通过进气法兰12向充气气腔内充入高压气体，高压气体做功推动弹射器活塞112和弹射器推杆8向前运动，并带动滑块6和无人机托架7运动。当弹射器推杆8脱离弹射器气缸11进入导轨后档筒9后，弹射器气缸11内气体快速泄放，同时弹射器推杆8通过缓冲弹簧3缓冲减速，无人机在无人机托架7的带动下沿着导轨4向前快速滑行，并完成无人机发射，如图12(b)所示。
74.本实施例提供的可调速气弹式无人机发射机构，通过支撑组件、导轨架组件、弹射器组件、充气组件和控制组件进行模块化设计并集成一体，满足不同规格轻型无人机发射需求，又便于针对特定使用条件进行配置，利于运输、使用、维护、保障和贮存。
75.本实施提供的可调速气弹式无人机发射机构，提升了无人机发射的便捷性，降低操作人员的使用难度，提高了使用的安全性，可满足不同规格轻型无人机的发射需求。
76.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可调速气弹式无人机发射机构，其特征在于：包括支撑组件、导轨架组件、弹射器组件、充气组件和控制组件；所述弹射器组件包括滑块、弹射器推杆和弹射器气缸，所述弹射器气缸的弹射器缸体内设置弹射器推杆，所述弹射器推杆的一端连接弹射器活塞并置于所述弹射器缸体内，另一端连接滑块；所述弹射器缸体内形成充气气腔，所述充气气腔与充气组件连通，并作用在弹射器活塞上；所述导轨架组件包括导轨、无人机托架和导轨后档筒，所述导轨后档筒同轴设置在所述弹射器缸体的端部；所述导轨设置在所述导轨后档筒上并穿过所述滑块，所述滑块上设置与无人机配合的无人机托架；所述支撑组件用于对所述弹射器组件和导轨架组件进行支撑，所述控制组件连接充气组件进行充气控制。2.根据权利要求1所述的可调速气弹式无人机发射机构，其特征在于：所述弹射器活塞与所述弹射器缸体内壁配合的表面沿周向设置有v型槽。3.根据权利要求1所述的可调速气弹式无人机发射机构，其特征在于：所述充气组件包括充气底板、设置在所述充气底板上的电磁阀、充气气瓶、汇流块和充气阀单元；所述充气气瓶连接汇流块，所述汇流块连接电磁阀和充气阀单元，所述充气阀单元连接外部空压机并连接控制组件；所述电磁阀上设置可调放气喉径接口，所述可调放气喉径接口连通所述弹射器缸体的充气气腔。4.根据权利要求1所述的可调速气弹式无人机发射机构，其特征在于：所述弹射器缸体的开口端设置进气法兰，所述进气法兰上设置连接充气组件的充气接头，并与充气气腔连通；所述进气法兰上还设置侧喷口。5.根据权利要求1所述的可调速气弹式无人机发射机构，其特征在于：所述导轨后档筒包括筒体、设置在所述筒体端部的连接法兰，所述筒体的筒壁上相对设置与所述滑块配合的开口。6.根据权利要求1至5任一项所述的可调速气弹式无人机发射机构，其特征在于：所述导轨架组件还包括导轨前挡板和缓冲弹簧，所述导轨前挡板设置在所述导轨的端部，并与导轨后档筒位置相对应；所述缓冲弹簧设置在所述导轨表面，并位于所述导轨前挡板和所述滑块之间。7.根据权利要求6所述的可调速气弹式无人机发射机构，其特征在于：所述导轨架组件还包括加强杆和后承力杆，所述连接法兰与导轨前挡板之间设置与所述导轨平行的加强杆，所述连接法兰与进气法兰之间设置与所述弹射器缸体的轴向平行的后承力杆。8.根据权利要求1所述的可调速气弹式无人机发射机构，其特征在于：所述支撑组件包括前支撑组件和后支撑座，所述前支撑组件包括两根支撑杆和调节杆，所述两根支撑杆的端部铰接在所述导轨前挡板上，两者的杆身连接调节杆。9.根据权利要求3所述的可调速气弹式无人机发射机构，其特征在于：所述充气气瓶采用碳纤维高压气瓶来储存压缩气体，所述充气底板上并位于所述充气气瓶外表面设置气瓶压块。10.根据权利要求3所述的可调速气弹式无人机发射机构，其特征在于：所述汇流块上还设置连接所述控制组件的压力表和传感器。

技术总结
本发明涉及无人机发射技术领域，公开了一种可调速气弹式无人机发射机构，包括支撑组件、导轨架组件、弹射器组件、充气组件和控制组件；所述弹射器组件包括滑块、弹射器推杆和弹射器气缸，所述弹射器缸体内设置弹射器推杆并连接滑块；所述弹射器缸体内形成充气气腔，并与充气组件连通；所述导轨架组件包括导轨、无人机托架和导轨后档筒，所述导轨后档筒同轴设置在所述弹射器缸体的端部；所述导轨设置在导轨后档筒上并穿过滑块；所述支撑组件用于对所述弹射器组件和导轨架组件进行支撑，所述控制组件连接充气组件进行充气控制；本发明提升了无人机发射的便捷性，也提高了使用的安全性，具有便于携带、结构简单、适应性强、发射载荷范围宽的特点。围宽的特点。围宽的特点。


技术研发人员：宋向华 张阳新 刘威 严涛 汤露
受保护的技术使用者：湖北海山科技有限公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/5/4